Question

為驗證氧化性：Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小組用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器和A中的加熱裝置已略，氣密性已經檢驗完畢）

實驗過程：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁-K₄，通入一段時間N₂，再將T型導管插入B中，繼續通入N₂，單后關閉K₁、K₂、K_{3 .}
Ⅱ．打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱.
Ⅲ．當B中的溶液變黃時，停止加熱，夾緊彈簧夾K₂.
Ⅳ．打開活塞b，使約2ml的溶液流入D試管中，檢驗其中的離子.
Ⅴ．打開彈簧夾K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊彈簧夾K₃.
Ⅵ.更新試管D，重復過程Ⅵ，檢驗B溶液中的離子.
（1）過程Ⅰ的目的是___________________________
（2）棉花中浸潤的溶液為_______________________
（3）A中發生反應的化學方程式為_____________________________________________
（4）用70%的硫酸支取SO₂，反應速率比用98%的硫酸塊，原因是___________________
（5）過程Ⅳ中檢驗B溶液中是否含有硫酸根的操作是______________________________
（6）甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，他們的檢測結果一定能夠證明氧化Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是      

	過程Ⅳ B溶液中含有的離子	過程Ⅵ B溶液中含有的離子
甲	有Fe3+無Fe2+	有SO42-
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+無Fe2+	有Fe2+

 
（7）進行實驗過程Ⅴ時，B中的溶液顏色由黃色變為紅棕色，停止通氣，放置一段時間后溶液顏色變為淺綠色。
查閱資料：Fe²⁺⁽aq)+SO₃^2-(aq)  FeSO₃（s）
提出假設：FeCl₃和SO₂的反應經歷了中間產物FeSO₃，溶液的紅棕色是FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合顏色。
某同學設計如下實驗，正式該假設的成立：

溶液E和F分別是___________、_______________
請用化學平衡原理解釋步驟3紅棕色溶液變為淺綠色的原因___________________________

Answer 1

（1）排出裝置中的氧氣（空氣）
（2）氫氧化鈉溶液
（3）MnO₂ + 4HCl（濃）MnCl₂  + Cl₂↑ +  2H₂O
（4）70%的硫酸中的H⁺的濃度比98%的硫酸中的H⁺的濃度大
（5）取少量B溶液于試管中，加入足量的稀鹽酸酸化，在滴加幾滴氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，證明溶液B中有硫酸根。
（6）乙、丙
（7）① Na₂SO₃溶液、FeCl₃溶液 
②2Fe³⁺  + SO₃^2— + H₂O=2Fe²⁺ +SO₄^2— +2H⁺，促使Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺和SO₃^2—+H₂O HSO₃^2—+OH^—逆向進行，溶液變為淺綠色。

解析試題分析：（1）裝置中存在氧氣，會對實驗結果產生影響，故先排盡裝置中的空氣；（2） Cl₂、SO₂有毒污染空氣，應有尾氣處理，裝置中的棉花需要浸潤強堿溶液吸收Cl₂、SO₂；（4）反應速率的影響因素有溫度、濃度、催化劑、接觸面積等，該題中只有濃度不同，濃硫酸溶液中溶質主要以硫酸分子形成存在，電離出的氫離子少濃度低；（5）取少量B溶液于試管中，加入足量的稀鹽酸酸化，在滴加幾滴氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，證明溶液B中有硫酸根。（6）該題的理論依據是氧化還原反應中氧化劑的氧化性強于氧化產物，也強于還原劑的氧化性；甲、B可能有存在溶解的氯氣氧化SO₂，錯誤；乙、B中存在Fe³⁺、Fe²⁺，說明Cl₂氧化性強于Fe³⁺，且沒有Cl₂剩余；故后有SO₄^2—能說明Fe³⁺氧化性強于SO₂；丙、B中存在Fe³⁺，說明Cl₂氧化性強于Fe³⁺；后生成了Fe²⁺，只能是Fe³⁺被SO₂還原，正確。（7）根據假設和實驗應先生成FeSO₃，再和FeCl₃混合，所以分別加入 Na₂SO₃溶液、FeCl₃溶液 ；溶液變為淺綠色說明生成了Fe²⁺，即2Fe³⁺  + SO₃^2— + H₂O=2Fe²⁺ +SO₄^2— +2H⁺，促使Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺和SO₃^2—+H₂O HSO₃^2—+OH^—逆向進行，溶液變為淺綠色。
考點：綜合化學實驗題，考查實驗的具體操作步驟、操作目的、原理、微粒的檢驗及分析等有關問題。